PENGARUH SUHU KALSINASI (150, 250, DAN 350οC) PADA ELEKTRODE SUPERKAPASITOR BERBAHAN ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI TERHADAP REVERSIBILITAS REAKSI ELEKTROKIMIA
(Skripsi)
Oleh SITI IMAS MASITOH
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
ABSTRAK PENGARUH SUHU KALSINASI (150, 250, DAN 350οC) PADA ELEKTRODE SUPERKAPASITOR BERBAHAN ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI TERHADAP REVERSIBILITAS REAKSI ELEKTROKIMIA
Oleh
SITI IMAS MASITOH
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu kalsinasi terhadap pembentukan fase zeolit, nilai konstanta standar kecepatan elektron (k0), dan keterkaitan hubungan antara fase zeolit dengan nilai konstanta standar kecepatan elektron (k0). Zeolit sintesis diperoleh dari pencampuran melalui reaksi kimia menggunakan metode sol gel antara silika yang bersumber dari sekam padi dan natrium alumina. Zeolit kemudian dikalsinasi pada suhu 150, 250, dan 350οC serta dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) dan CV (Cyclic Voltammetry). Hasil analisis XRD pada suhu kalsinasi 150οC telah terbentuk fase Gibbsite. Pada suhu kalsinasi 250οC telah terbentuk fase Gibbsite, Bohmite, dan Quartz. Serta pada suhu kalsinasi 350οC terbentuk fase Bohmite dan Quartz. Hasil analisis CV menunjukkan nilai k0 yang bervariasi, dan mekanisme reaksi yang terjadi bersifat irreversible. Fase Gibbsite pada suhu kalsinasi 150οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 3,75x10-7. Fase Gibbsite, Bohmite dan Quartz pada suhu kalsinasi 250οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 1,52x10-7. Fase Bohmite dan Quartz pada suhu kalsinasi 350οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 2,16x10-7.
Kata kunci: Elektrode, Zeolit, Elektrokimia, Reversibilitas, Superkapasitor.
i
ABSTRACT THE EFFECT OF TEMPERATURE CALCINATION (150, 250, AND 350ΟC) ON ELECTRODE SUPERCAPACITOR ZEOLITE BASED SILICA RICE HUSK TO REVERSIBILITY REACTION OF ELECTROCHEMISTRY
By SITI IMAS MASITOH
This study was conducted to determine the effect of calcination on the zeolite phase, the constant value standard velocity of the electron (k0), and the interrelationship between the phase zeolite with constant value standard velocity electron (k0). Synthetic zeolite obtained from mixing through a chemical reaction using the silica sol gel derived from rice husk and sodium alumina. Zeolite then calcined at a temperatures of 150, 250, and 350οC and characterized using XRD (X-Ray Diffraction) and CV (Cyclic voltammetry). The results of XRD analysis on the calcination 150οC Gibbsite phase has been formed, in the calcination 250οC been formed Gibbsite, Bohmite, and Quartz. As well as the calcination 350 οC formed Bohmite phase and Quartz. CV analysis results showed the k 0 value varies, and the mechanism reaction is irreversible. Gibbsite phase at a calcination 150οC k0 highest values obtained by 3,75x10-7, Gibbsite phase, Bohmite and Quartz on the calcination 250οC k0 highest values obtained by 1,52x10-7, as well as the phase Bohmite and Quartz on the calcination values obtained 350 οC k0 highest of 2,16x10-7.
Keywords: Electrodes, Zeolite, Electrochemistry, Reversibility, Supercapacitor.
ii
PENGARUH SUHU KALSINASI (150, 250, DAN 350ᵒ C) PADA ELEKTRODE SUPERKAPASITOR BERBAHAN ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI TERHADAP REVERSIBILITAS REAKSI ELEKTROKIMIA
Oleh
SITI IMAS MASITOH
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA SAINS Pada Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Siti Imas Masitoh dilahirkan di kota Serang pada 12 Agustus 1994. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara yang lahir dari pasangan Bapak Saefuddin dan Ibu Khafusah. Penulis menempuh pendidikan formal tingkat Sekolah Dasar di SDN Eretan pada tahun 2000-2006, Sekolah Menengah Pertama di MTs Ash-Shabul Maimanah Sidayu pada tahun 2006-2009, serta Sekolah Menengah Atas di SMAN 1 Pontang pada tahun 2009-2012. Pada tahun 2012, penulis mendaftar sebagai calon Mahasiswa S1 di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Lampung (Unila), dan diterima melalui ujian tertulis jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).
Selama menempuh jenjang pendidikan S1 di Fisika FMIPA Unila, penulis mengambil konsentrasi keilmuan bidang Fisika Material dan pernah menjadi asisten Sains Dasar, Fisika Dasar I, Fisika Dasar II, dan Fisika Inti. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam berbagai organisasi kampus dan menjabat sebagai Anggota Biro Keputrian ROIS FMIPA Unila periode 2012-2013, Anggota Bidang Kaderisasi LPM Natural FMIPA Unila periode 2012-2013, Anggota Dana dan Usaha HIMAFI FMIPA Unila periode 2012-2014, Sekretaris Biro Kesekretariatan LPM Natural FMIPA Unila periode 2013-2014, Kepala Biro
vii
Kesekretariatan LPM Natural FMIPA Unila periode 2013-2014, dan Wakil Ketua HIMSAC periode 2014-2016.
Pada tahun 2015, penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PT. Semen Baturaja (Persero) Tbk site Panjang, dan mengikuti program KKN Kebangsaan di Provinsi Riau. Di tahun 2016 penulis melakukan penelitian terkait tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Suhu Kalsinasi (150, 250, dan 350οC) pada Elektrode Superkapasitor Berbahan Zeolit Berbasis Silika Sekam Padi terhadap Reversibilitas Reaksi Elektrokimia” yang bertempat di Laboratorium Fisika Dasar FMIPA Unila, Laboratorium Fisika Material FMIPA Unila, Laboratorium Analitik dan Instrumentasi Kimia FMIPA Unila, Laboratorium Material Teknik Mesin Unila, dan Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
viii
Dengan mengharap Ridha’ Allah SWT, beserta segala kerendahan hati, saya persembahkan skripsi ini kepada:
Uhibbukuma fillah: Saefuddin dan Khafusah atas segala do’anya, cinta kasihnya, semangatnya, serta dukungan segenap raga dan jiwanya baik moral maupun materil yang selalu menjadi penguat langkah dalam segala tingkah.
My beloved : Ade Tifa Laily Syafitri dan Siti Rachmi Ramadhoni (jadilah partner terbaik dalam mewujudkan cita-cita keluarga).
Dan Almamaterku tercinta seluruh civitas akademika FMIPA Unila
ix
MOTTO
“Jika seseorang mencari ilmu dengan maksud untuk sekedar hebathebatan, mencari pujian, atau untuk mengumpulkan harta benda, maka dia telah berjalan untuk menghancurkan agamanya, merusak dirinya sendiri, dan telah menjual akhirat dengan dunia (Fa-anta saa’in ilaa hadmi diinika wa ihlaaki nafsika, wa bay’i aakhiratika bi dunyaaka).”
(Imam Al-Ghazali, kitab Bidayatul Hidayah)
“Bersungguh-sungguhlah dan janganlah malas, dan segala apapun yang Allah SWT takdirkan itu baik (Ijtihad wala taksal wa maa qadarullah khair).” (Siti Imas Masitoh)
x
KATA PENGANTAR
Segala puji kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala kekuatan dan pertolongan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan studi S1 di jurusan Fisika FMIPA Unila ini. Serta dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Pengaruh Suhu Kalsinasi (150, 250, dan 350οC) pada Elektrode Superkapasitor Berbahan Zeolit Berbasis Silika Sekam Padi terhadap Reversibilitas Reaksi Elektrokimia”.
Penelitian ini merupakan studi awal terkait pembuatan zeolit sintesis berbahan dasar silika sekam padi yang kelak akan digunakan sebagai bahan elektrode superkapasitor.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak demi penyempurnaan serta perbaikan dari skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat menjadi salah satu rujukan untuk penelitian tentang zeolit berikutnya, serta dapat memperkaya ide-ide penelitian yang lain.
Bandar Lampung, November 2016
Siti Imas Masitoh xi
SANWACANA
Bismillahirrohmaanirrohiim. Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, tuhan semesta alam atas segala kenikmatan dan anugerah-Nya kepada seluruh makhluk ciptaanNya. Terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati dan rasa hormat, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ibu Suprihatin, S.Si., M.Si., selaku Dosen Pembimbing I atas segala nasehat, motivasi, bimbingan, saran, dan kritiknya dalam penulisan skripsi ini. 2. Bapak Drs. Ediman Ginting Suka M.Si., selaku Dosen Pembimbing II atas segala saran, kritik, dan bimbingannya dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Drs. Pulung Karo Karo, M.Si., dan Bapak Dr. Eng. Bambang Joko Suroto, S.Si., M.Si., selaku Dosen Pembahas atas segala kritik dan sarannya dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak Prof. Simon Sembiring, Ph.D., selaku Dosen Pembimbing Lapangan atas segala masukan, saran, dan kritiknya dalam penyelesaian skripsi ini. 5. Bapak Agus Riyanto, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing Lapangan atas segala nasehat, bimbingan, dan motivasinya dalam penyelesaian skripsi ini.
xii
6. Bapak Prof. Warsito, DEA., Ph. D., selaku Pembimbing Akademik, atas segala nasehat dan bimbingannya. 7. Bapak Arif Surtono, S.Si., M.Eng., selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Lampung (Unila). 8. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA Unila. 9. Seluruh staff dan karyawan Jurusan Fisika FMIPA Unila atas segala bantuannya. 10. Kedua orang tuaku tersayang yang selalu mendo’akan disetiap sujudnya. 11. Adik-adikku tercinta Ade Laila Syafitri dan Siti Rachmi Ramadhani yang selalu menjadi semangat dalam segala aktivitas. 12. Teman seperjuanganku Fatia, Alfi, Siti, Mona, Rosa, dan Jennifer atas kebersamaan, kerjasama, masukan, serta bantuan selama proses penyelesaian skripsi ini. 13. Saudara seperantauan Mila, Aida, Nico, Pupu, serta seluruh adik, akang, teteh, yang tergabung dalam Himpunan Mahasiswa Banten 2016 atas segala ruh kekeluargaannya yang selalu menjadi motivasi. 14. Teman-teman sejawat Fisika FMIPA Unila angkatan 2012 atas dukungan dan semangatnya yang tak kunjung padam. 15. Kakak tingkat Fisika angkatan 2010, 2011, dan adik-adik Fisika angkatan 2013, 2014, 2015, dan 2016 atas segala do’anya. 16. Seluruh rekan-rekan yang tak bisa disebutkan satu persatu, atas segala suportnya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
xiii
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ........................................................................................................ i ABSTRACT ...................................................................................................... ii HALAMAN JUDUL ........................................................................................ iii HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ iv HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... v PERNYATAAN ................................................................................................ vi RIWAYAT HIDUP .......................................................................................... vii PERSEMBAHAN ............................................................................................. ix MOTTO ............................................................................................................ x KATA PENGANTAR ...................................................................................... xi SANWACANA ................................................................................................. xii DAFTAR ISI ..................................................................................................... xvi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xvii
I.
PENDAHULUAN A. B. C. D. E.
Latar Belakang ....................................................................................... Rumusan Masalah .................................................................................. Batasan Masalah .................................................................................... Tujuan Penelitian ................................................................................... Manfaat Penelitian .................................................................................
xiv
1 5 5 6 6
II. TINJAUAN PUSTAKA A. B. C. D. E.
Silika Sekam Padi .................................................................................. Zeolit ...................................................................................................... Superkapasitor........................................................................................ X-Ray Diffraction (XRD) ...................................................................... Cyclic Voltammetry................................................................................
8 10 13 15 17
III. METODE PENELITIAN A. B. C. D.
IV.
Waktu dan Tempat Penelitian.............................................................. Bahan dan Alat Penelitian ................................................................... Prosedur Kerja .................................................................................... Diagram Alir........................................................................................
25 25 26 31
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Analisis Fase Struktur Kristal Zeolit .......................................... 32 B. Hasil Analisis CV (Cyclic Voltammetry)............................................. 37 C. Hubungan Fase Struktur Kristal Zeolit terhadap Nilai k0 ................... 41
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ............................................................................................ 44 B. Saran ...................................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xv
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1. Komposisi kimia sekam padi ...................................................................... 8 2.2. Komposisi kimia abu sekam padi ............................................................... 9 2.3. Sifat-sifat fisis silika gel dari sekam padi ................................................... 9 2.4. Rumus oksida dari beberapa tipe zeolit sintesis.......................................... 13 2.6. Parameter perbandingan antara baterai, kapasitor, dan superkapasitor ...... 14 2.7. Perbedaan mekanisme reversible, irreversible, dan quasi-reversibel berdasarkan nilai k0 dan Λ ........................................................................... 21 4.1 Puncak utama fase yang terbentuk dari hasil analisis XRD......................... 35 4.2 Hasil pengukuran arus puncak dan potensial puncak voltametri siklik ....... 39 4.3 Hasil perhitungan Nilai k0 elektrode kerja zeolit ......................................... 40
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1 Struktur tetrahedral SiO4 dan AlO4 pembentuk struktur zeolit .................... 11 2.2 Skematis superkapasitor................................................................................ 14 2.3 Skema sel voltametri ..................................................................................... 18 2.4 Tipe cyclic voltammogram posisi puncak Ep dan arus puncak Ip (a) dan (b) cyclic voltammogram reversible (a), quasi-reversibel (b), dan irreversible (c) dari transfer elektron ..................................................................................... 19 2.5 Ilustrasi sistem reversibel.............................................................................. 22 2.6 Siklik voltamogram sistem irreversibel ........................................................ 24 2.7 Siklik voltamogram sistem quasi-reversibel ................................................. 24 3.1 Skema alat pengukuran voltametri siklik...................................................... 30 3.2 Diagram alir penelitian.................................................................................. 31 4.1 Pola difraktogram XRD zeolit serbuk (G=Gibbsite), (B=Bohmite), dan (Q=Quartz). (a). Suhu kalsinasi 150ᵒC, (b). Suhu kalsinasi 250ᵒC, dan (c). Suhu kalsinasi 350ᵒC................................................................................... 33 4.2 Pola difraktogram gabungan XRD zeolit serbuk .......................................... 34 4.3 Potensiostat dan pengukuran arus. (P) potensiostat, (F) aliran arus, (A) penguat arus, dan (W, R, C) elektrode kerja (working), elektrode pembanding (reference), dan elektrode pembantu (counter) ............................................ 37 4.4 Voltamogram elektrode kerja zeolit suhu kalsinasi 150οC ........................... 38 4.5 Voltamogram elektrode kerja zeolit suhu kalsinasi 250οC ........................... 38 4.6 Voltamogram elektrode kerja zeolit suhu kalsinasi 350οC ........................... 38
xvii
4.7 Kerangka aluminosilikat terhidrat ................................................................ 41 4.8 Hubungan suhu kalsinasi terhadap nilai k0 ................................................... 41
xviii
1
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kebutuhan manusia akan alat-alat elektronik semakin meningkat seiring dengan kemajuan teknologi yang begitu pesat. Sehingga konsumsi listrik dunia semakin bertambah diikuti dengan bertambahnya kebutuhan manusia terhadap alat-alat elektronik (Adhytiawan dkk, 2013). Oleh sebab itu, para peneliti terus berupaya mengembangkan
sebuah
piranti
elektronik
penyimpan
energi
listrik.
Superkapasitor merupakan terobosan baru di dunia piranti penyimpan energi listrik karena memiliki siklus hidup lebih lama dari baterai (Conway, 1999), kapasitas penyimpanan energi lebih besar, rapat daya lebih tinggi dari baterai (Kotz and Bartschi, 2002), serta rapat energi yang lebih tinggi dari kapasitor konvensional (Jayalakshmi and Balasubramanian, 2008).
Sebagai alat penyimpan energi listrik, superkapasitor telah digunakan secara luas pada bidang elektronik dan transportasi, seperti sistem telekomunikasi digital, komputer, mobil listrik hibrid (hybrid electrical vehicles), dan lain sebagainya (Wang, 2004). Proses penyimpanan energi listrik pada superkapasitor mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan kapasitor konvensional, diantaranya adalah waktu pengisian (charge) pendek, prinsip kerja dan modelnya sederhana, serta
aman
dalam
penggunaannya
(Kotz
and
Carlen,
2000).
2
Dilihat dari sisi teknis, superkapasitor memiliki jumlah siklus yang relatif banyak (>104) siklus (An et al, 2001), nilai kapasitansi mencapai 10-20 µF, kesesuaian medan listrik yang sangat tinggi sampai 106 V/cm (Kotz and Carlen, 2000), serta dapat beroperasi dengan performa yang stabil pada siklus pengisian dan pengosongan (charge-discharge) mencapai 106 siklus, sedangkan baterai elektrokimia hanya sekitar 103 siklus (Conway, 1999).
Komponen penyusun utama superkapasitor adalah elektrode yang berfungsi sebagai akumulator muatan listrik pada saat pengisian muatan berlangsung. Penyimpanan energi listrik pada superkapasitor berdasarkan mekanisme reaksi redoks (Staiti and Lufrano, 2007), serta prinsip elektrostatik dari pembawa muatan dimana pemberian medan listrik akan mengakibatkan polarisasi muatan karena terbentuknya pasangan ion dalam elektrolit dan elektrode suatu bahan (Rosi dkk, 2012 ; Pinero et al, 2006).
Superkapasitor yang ideal memiliki elektrode dengan penyerapan muatan listrik tinggi untuk menghasilkan kapasitansi spesifik yang besar (Arif dkk, 2015). Kemampuan penyimpanan energi pada superkapasitor dipengaruhi oleh struktur pori yang berhubungan dengan proses difusi ion ke dalam pori elektrode dimana proses ini merupakan faktor penting yang mempengaruhi pengisian dan pengosongan energi listrik (Choi et al, 2012). Superkapasitor membutuhkan elektrode dari bahan dengan luas permukaan spesifik yang besar dan struktur berpori sehingga aksesibilitas ion akan lebih cepat meningkatkan efisiensi elektrode superkapasitor. Dengan demikian, struktur dan luas permukaan spesifik suatu bahan menjadi faktor utama yang menentukan kapasitansi elektrode
3
superkapasitor. Semakin besar luas permukaan spesifik maka kapasitansinya akan semakin bertambah (Ariyanto dkk, 2012).
Material dasar yang umum digunakan untuk pembuatan elektrode superkapasitor adalah karbon aerogel (Stoller et al, 2008), single-walled carbon nanotube (An et al, 2001), komposit mineral karbon (Izadi et al, 2011), dan ruthenium oxide (Patake et al, 2009). Selain material-material tersebut, terdapat suatu material yang belum termanfaatkan sebagai elektrode, sementara potensinya sangat besar untuk digunakan sebagai pengganti carbon maupun ruthenium oxside. Material tersebut merupakan aluminosilikat atau zeolit.
Zeolit termasuk kelompok aluminosilikat terhidrasi dari logam alkali atau logam alkali tanah, yang merupakan bahan anorganik berpori dengan struktur pori sangat teratur (Shumba et al, 2011). Zeolit diketahui mempunyai sifat unik yang mampu menukar ion, densitas rendah, dan struktur berpori (Bogdanov et al, 2009). Zeolit juga sangat berguna untuk mengatasi mobilitas unsur-unsur beracun dalam sejumlah aplikasi lingkungan, memiliki sifat nonkorosif (Wu et al, 2008), dan tidak mudah rusak bila terkena pelarut organik atau bahan kimia lain (Saputra dan Rosjidi,
2004).
Sehingga
zeolit
berpotensi
untuk
dijadikan
elektrode
superkapasitor yang dapat bekerja melalui mekanisme transfer faraday muatan reaksi redoks yang ramah lingkungan. Muresan (2011), berhasil memodifikasi zeolit (Zeolite-Modified Electrodes) atau dikenal sebagai ZMEs untuk bahan dasar elektrode superkapasitor. ZMEs merupakan suatu bagian dari modifikasi elektrode secara kimiawi dengan mengkombinasikan sifat intrinsik ZMEs melalui sebuah reaksi elektrokima.
4
Zeolit dapat disintesis dari campuran silika dan natrium alumina yang direaksikan secara kimiawi dengan berbagai metode seperti hidrotermal, hydro gel, dan sol gel. Silika dalam pembuatan zeolit sintesis dapat diperoleh dari limbah sekam padi. Sebab, di dalam abu sekam padi terdapat silika sebanyak 96,6% (Houston, 1972). Menurut Fahmi dan Ronaldi (2013), tingkat kemurnian tertinggi silika sekam padi diperoleh sebesar 98,12%. Disamping itu, silika sekam padi memiliki struktur amorf (Suka dkk, 2008) sehingga lebih reaktif dalam reaksi kimia dibanding dengan silika mineral. Dengan demikian, sekam padi mempunyai potensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber silika, sehingga nilai ekonomis dari limbah sekam padi dapat ditingkatkan.
Penelitian terkait zeolit sintesis telah banyak diteliti, seperti yang dilakukan oleh Putro dan Prasetyoko (2007) yang berhasil mensintesis zeolit ZSM-5 menggunakan metode hidrotermal dengan sumber silika dari abu sekam padi pada suhu 1950C selama 24 jam dengan perbandingan mol silika dan alumina sebanyak 50. Sementara itu, Palcic dkk (2015) mensintesis zeolit tipe A menggunakan metode hydro gel dengan kadar silika 99,8 wt% dan natrium alumina 41%. Namun, pembuatan zeolit sintesis dengan metode hidrotermal maupun hydro gel memiliki sisi kelemahan, yaitu memerlukan suhu cukup tinggi dan waktu reaksi yang cukup lama. Dari sisi kelemahan kedua metode tersebut, dipilihlah metode sol gel. Metode sol gel dipilih karena berbiaya rendah (low-cost), tidak memerlukan suhu tinggi, dan menghasilkan tingkat kehomogenan yang tinggi (Sembiring, 2011).
5
Berdasarkan uraian di atas, dalam penelitian ini akan dilakukan pembuatan zeolit sintesis dengan sumber silika yang berasal dari sekam padi dan campuran natrium alumina menggunakan metode sol gel. Zeolit sintesis yang telah terbentuk dikalsinasi (150, 250, dan 3500C), kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) untuk mengetahui fase struktur kristal, serta diuji menggunakan teknik CV (cyclic voltammetry) guna mengetahui reversibilitas reaksi yang dihasilkan. CV merupakan suatu teknik yang mampu memberikan informasi mengenai proses termodinamika reaksi redoks dan kinetika transfer elektron yang terjadi di permukaan elektrode (Wang, 2000).
B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang diteliti adalah: 1. Bagaimana pengaruh suhu kalsinasi terhadap pembentukan fase zeolit. 2. Bagaimana pengaruh suhu kalsinasi terhadap nilai konstanta standar kecepatan elektron. 3. Bagaimana hubungan antara fase zeolit terhadap nilai konstanta standar kecepatan elektron yang dihasilkan akibat perubahan suhu kalsinasi.
C. Batasan Masalah Permasalahan yang dibatasi pada penelitian ini adalah: 1. Sintesis zeolit dibuat dari komposisi silika (SiO2) dan natrium alumina (Na2Al2O4) dengan perbandingan 5:1 menggunakan metode sol gel. 2. Variasi suhu kalsinasi yang dilakukan adalah 150, 250, dan 350οC.
6
3. Hasil sintesis zeolit dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) untuk mengetahui fase zeolit dan CV (Cyclic Voltammetry) untuk mengetahui reversibilitas reaksi dari grafik voltammogram yang dihasilkan. 4. Pada pengujian CV, zeolit diposisikan sebagai elektrode kerja, elektrode pembantu yang digunakan adalah platina (Pt), elektrode pembanding yang digunakan adalah perak/perak klorida (Ag/AgCl), larutan elektrolit yang digunakan berupa natrium hidroksida (NaOH 0,1 M), dan analit berupa kalium hidroksida ftalat (KHP 0,1 M).
D. Tujuan Penelitian Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, maka tujuan dilakukannya penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh suhu kalsinasi terhadap pembentukan fase zeolit. 2. Untuk mengetahui pengaruh suhu kalsinasi terhadap nilai konstanta standar kecepatan elektron. 3. Untuk mengetahui keterkaitan hubungan antara fase zeolit terhadap nilai konstanta standar kecepatan elektron yang dihasilkan akibat perubahan suhu kalsinasi.
E. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah: 1. Meningkatkan nilai tambah sekam padi sebagai sumber silika, sehingga menjadi limbah yang memiliki nilai jual tinggi.
7
2. Menambah pengetahuan terkait proses pembuatan zeolit yang disintesis dari silika sekam padi dan natrium alumina dengan metode sol gel serta karakteristik fase struktur kristalnya. 3. Memperoleh informasi ilmiah mengenai potensi zeolit sebagai elektrode superkapasitor. 4. Mendapatkan informasi secara kualitatif berupa reversibilitas reaksi yang dihasilkan dari zeolit sintesis dengan pengukuran CV. 5. Menambah informasi secara kuantitatif terkait besarnya nilai konstanta standar kecepatan elektron yang dihasilkan terhadap reversibilitas reaksi dan hubungannya dengan fase zeolit akibat variasi suhu kalsinasi.
8
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Silika Sekam Padi Sekam padi merupakan limbah dari penggilingan padi dengan kadar persentase yang cukup tinggi dan memiliki nilai ekonomi rendah. Berdasarkan penelitian Sharma et al (1984), kandungan komposisi senyawa kima yang ada di dalam sekam padi dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi kimia sekam padi (Sharma et al, 1984). Unsur Pokok Kandungan (wt %) Senyawa-senyawa organik dan pengotor 73,87 Al2O3 1,23 Fe2O3 1,28 CaO 1,24 MgO 0,21 SiO2 22,12 MnO2 0,074
Silika sekam padi bersifat amorf, sehingga lebih reaktif jika digunakan dalam berbagai campuran reaksi kimia dibandingkan dengan silika yang bersumber dari bahan baku lain. Para peneliti telah mencoba berbagai cara untuk memperoleh silika sekam padi tersebut, salah satunya dengan metode pengabuan dan ekstraksi. Mohamed et al (2015) berhasil memperoleh silika dari sekam padi dengan metode pengabuan pada temperatur 500-8000C selama 5-6 jam. Komposisi kimia abu sekam padi dari penelitian tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2.
9
Tabel 2.2. Komposisi kimia abu sekam padi (Mohamed et al, 2015) Komposisi kimia abu sekam padi wt % SiO2 89,00 Al2O3 1,20 Fe2O3 1,28 K2O 1,22 CaO 1,00 C 18,24
Perolehan silika dengan metode pengabuan umumnya masih mengandung impuritas dan tingkat kehomogenan yang relatif rendah. Oleh sebab itu, biasanya digunakan metode ekstraksi untuk menghasilkan silika dengan tingkat kemurnian dan homogenitas yang tinggi, serta dalam prosesnya tidak memerlukan suhu tinggi sehingga sifat reaktif silika amorf dapat dipertahankan (Sembiring, 2011). Sifat fisis silika sekam padi dalam bentuk gel yang telah diekstrak dari sekam padi dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Sifat-sifat fisis silika gel dari sekam padi (Prasad and Monika, 2012; Pijarn et al, 2010 ; Kamath and Proctor, 1998) Sifat Nilai Keterangan Ditentukan dengan uji Konduktivitas termal konduktivitas yang diisolasi pada ~0,01 W/m.K ruang vakum Ditentukan menggunakan Bulk density 0,45 g/ml Helium pincometry Ditentukan menggunakan Porositas 80% metode BET Luas permukaan Ditentukan dengan nitrogen 142-375 m2/g spesifik adsorption/desorption Ditentukan dengan nitrogen Diameter pori rata-rata ~13 nm adsorption/desorption Diameter partikel Ditentukan dengan electron 5-50 nm primer microscopy Sangat rendah untuk sebuah Indeks bias 1,46 bahan padat Sangat rendah untuk sebuah Konstanta dielektrik ~1-2 bahan padat
10
Pemanfaatan silika yang bersumber dari sekam padi telah digunakan dalam berbagai bentuk material, seperti halnya keramik borosilikat (Rachmaini, 2010), komposit (Dahliana dkk, 2013), sintesis zeolit NaY (Mohamed et al, 2015), dan sintesis zeolit ZSM-5 tanpa menggunakan templat organik (Putro dan Prasetyoko, 2007).
B. Zeolit Zeolit merupakan material aluminosilikat (powders) yang memiliki struktur microporous (Bogdanov et al, 2009). Ukuran dan bentuk zeolit berupa kristal berongga (pori-pori terbuka) tergantung pada jenis zeolit. Ukuran kristal zeolit bervariasi mulai dari nanokristal (30-50 nm) sampai berupa butir yang cukup besar (lebih dari 100 µm), serta morfologi kristal yang dimiliki zeolit sangat teratur (Palcic et al, 2015). Struktur kerangka zeolit berbentuk tiga dimensi tetrahedral [SiO4]4- dan [AlO4]5yang terhubung oleh atom-atom oksigen, sehingga menjadi suatu bentuk kerangka tiga dimensi terbuka yang mengandung kanal-kanal dan rongga-rongga berisi ionion logam (Lestari, 2010; Cheetam, 1992). Ion silikon bervalensi 4, sedangkan aluminium bervalensi 3. Inilah yang menyebabkan struktur zeolit kelebihan muatan negatif yang diseimbangkan oleh ion-ion bermuatan positif dari logam alkali atau alkali tanah seperti (natrium, kalium, magnesium, lithium, barium, dan kalsium), maupun ion positif lainnya.
Ion-ion positif tersebut berada di luar tetrahedral, bisa bergerak bebas dalam rongga-rongga zeolit, serta sebagai penukar ion yang dapat dipertukarkan dengan
11
ion-ion positif lainnya tanpa merusak struktur zeolit dan dapat menyerap air secara reversibel. Sifat-sifat inilah yang mendasari zeolit sebagai penukar ion positif (Palcic et al, 2015). Struktur tetrahedral zeolit dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Struktur tetrahedral SiO4 dan AlO4 pembentuk struktur zeolit (Anonim. 2015).
Secara umum rumus kimia zeolit dapat dituliskan sebagai berikut: Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].wH2O Dimana: M = Kation alkali atau kation alkali tanah, n = Bilangan valensi dari kation, w = Jumlah molekul air per unit sel, x dan y = Jumlah total tetrahedral per unit sel,
Untuk perbandingan y/x biasanya mempunyai nilai 1 sampai 5, meskipun untuk silika zeolit y/x dapat mencapai nilai 10 sampai 100 (Georgiev et al, 2009).
12
Berdasarkan proses pembentukannya zeolit terbagi menjadi dua yaitu zeolit alam (berasal dari alam) dan zeolit sintesis (buatan manusia).
1. Zeolit Alam Zeolit alam merupakan mineral yang jumlahnya banyak tetapi distribusinya tidak merata, seperti klinoptilolit, mordenit, phillipsit, chabazit dan laumontit (Lestari, 2010). Pada umumnya zeolit alam seperti mordenite, memiliki diameter pori 3 sampai 6,2 Å, sehingga kemampuan sebagai penyaring/pemisah molekul-molekul yang berukuran besar sangat terbatas. Disamping itu, zeolit alam memiliki kandungan pengotor yang cukup banyak, sifat kristalinitasnya kurang baik, dan karakteristiknya beragam menyesuaikan tempat zeolit tersebut ditemukan, sehingga sulit untuk diidentifikasi.
2. Zeolit Sintesis Zeolit alam tidak bisa ditemukan dalam skala besar di dunia industri, oleh karenanya pembuatan zeolit sintesis menjadi penting untuk dilakukan sebagai pengganti zeolit alam. Jika dibandingkan dengan zeolit alam, zeolit sintesis mempunyai banyak keuntungan seperti tingkat kemurnian yang tinggi, ukuran pori seragam, dan kemampuan penukar ion yang lebih baik (ion-exchange) (Bogdanov et al, 2009).
Sejauh ini, pemanfaatan zeolit sintesis secara komersial lebih banyak daripada zeolit alam, karena zeolit sintesis menghasilkan struktur kristal dan ukuran partikel yang tersebar secara merata serta bisa dikontrol dengan mudah. Pada tahun 1987 terdapat sekitar 180 tipe zeolit sintesis yang telah diketahui. Beberapa
13
diantaranya adalah zeolit sintesis tipe A, X, Y, L, ZSM-5, dan omega (Bogdanov et al, 2009 ; Meir and Olson, 1987).
Hal demikian menjadi pemicu bagi para peneliti untuk mensintesis zeolit menggunakan bahan baku limbah dan meninggalkan bahan baku sintetik karena memakan biaya yang cukup mahal. Bahan baku limbah tersebut misalnya sekam padi yang dijadikan sebagai sumber silika (Simanjuntak et al, 2013).
Rumus oksida dari beberapa zeolit sintesis dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4. Rumus oksida dari beberapa tipe zeolit sintesis (Georgiev et al, 2009). Zeolit Rumus Oksida Zeolit A Na2O. Al2O3. 2SiO2. 4,5H2O Zeolit N-A
(Na, TMA)2O. Al2O3. 4,8SiO2. 7H2O TMA-(CH3)4N+
Zeolit H
K2O.Al2O3.2SiO2.4H2O
Zeolit L
(K2Na2)O.Al2O3. 6SiO2.5H2O
Zeolit X
Na2O.Al2O3. 2,5 SiO2. 6H2O
Zeolit Y
Na2O.Al2O3. 4,8SiO2. 8,9H2O
Zeolit P
Na2O.Al2O3. 2-5SiO2. 5H2O
Zeolit O
(Na, TMA)2O. Al2O3. 7SiO2. 3,5H2O TMA-(CH3)4N+
Zeolit Ω
(Na, TMA)2O. Al2O3. 7SiO2. 5H2O TMA-(CH3)4N+
Zeolit ZK-4
0,85Na2O. 0,15(TMA)2O. Al2O3. 3,3SiO2. 6H2O
Zeolit ZK-5
(R, Na2)O. Al2O3. 4-6SiO2. 6H2O
C. Superkapasitor Sebuah teknologi baru yakni superkapasitor kini hadir sebagai bentuk penyimpanan energi yang lebih unggul. Superkapasitor dikenal dengan berbagai nama seperti double layer capacitors, supercapacitors, ultracapacitor, power capacitor, gold capacitors, atau power cache. Superkapasitor menyimpan energi
14
dalam medan listrik (Kotz and Carlen, 2000). Superkapasitor mengikuti prinsipprinsip dasar yang sama seperti kapasitor konvensional. Namun, pada superkapasitor luas area permukaan elektrode dibuat lebih besar dan ketebalan bahan dielektrik dibuat jauh lebih tipis, sehingga memperkecil jarak antara elektrode, serta dapat meningkatkan kapasitansi dan energi (Conway, 1999). Superkapasitor dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Skematis superkapasitor (Halper and James, 2006).
Beberapa perbandingan antara baterai, kapasitor konvensional, dan superkapasitor dapat dilihat dalam Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Parameter perbandingan antara baterai, kapasitor, dan superkapasitor (Balakrishan and Subramanian, 2008). Baterai Kapasitor Superkapasitor Waktu pengisian
1-5 h
10-3 s-10-6 s
0,3-30 s
Rapat energi (Wh/kg)
10-100
< 0,1
1-10
Rapat daya (W/kg)
50-200
> 10.000
Siklus hidup
500-2000
> 500.000
≈1000
> 100.000
Berdasarkan pada perkembangan riset saat ini, superkapasitor dibagi menjadi tiga kategori yaitu: kapasitor elektrokimia double-layer, pseudokapasitor, dan
15
kapasitor hibrid. Setiap kategori mempunyai mekanisme yang unik dalam menyimpan muatan, yaitu dengan mekanisme nonfaradaic, faradaic, dan kombinasi dari keduanya (faradaic dan nonfaradaic). Proses faradaic mengikuti mekanisme reaksi oksidasi-reduksi yang melibatkan transfer muatan antara elektrode dan elektrolit. Sebaliknya, mekanisme nonfaradaic tidak menggunakan mekanisme redoks, melainkan muatan terdistribusi pada permukaan dengan proses fisis yang tidak melibatkan terbentuk atau terputusnya ikatan kimia (Halper and James, 2006).
Desain superkapasitor hampir sama seperti baterai yang terdiri atas dua lapisan aktif dan sebuah separator yang tercelup ke dalam larutan elektrolit. Resistansi ionik bergantung pada konduktivitas ionik dari elektrolit, porositas elektrode, porositas separator, serta ketebalan elektrode dan ketebalan separator. Resistansi ionik pada superkapasitor juga sangat tergantung pada ukuran ion-ion dari difusi elektrolit yang masuk ke dalam dan ke luar pori-pori partikel elektrode. Biasanya tidak terjadi persoalan ketika menggunakan larutan elektrolit seperti KOH, Na2SO4, atau H2SO4. Namun sedikit bermasalah apabila elektrolit yang digunakan adalah elektrolit yang terbuat dari bahan organik seperti karbonat propilena atau aseton nitrit (Jacob, 2009).
D. X-Ray Diffraction Difraksi sinar-X (X-Ray Diffraction), merupakan instrumen yang digunakan untuk mengidentifikasi material kristalit maupun non-kristalit. Sebagai contoh identifikasi struktur kristal dan fase dalam bahan, memanfaatkan radiasi
16
gelombang elektromagnetik sinar-X dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Sinar-X memiliki rentang energi 10-100 MeV dengan panjang gelombang 10 sampai 10-3 nm dan diklasifikasikan sebagai gelombang elektromagnetik yang berbeda dari gelombang radio, cahaya, dan sinar gamma (Waseda et al, 2011).
Jika sinar-X ditembakkan pada suatu bahan, maka beberapa sinar akan dipantulkan oleh bidang kristal yang terdapat dalam suatu bahan dengan sudut pantulan yang sama dengan sudut datang. Sedangkan sisanya akan ditransmisikan menembus bidang. Arah difraksi sinar-X hanya akan terdeteksi pada saat kondisi Bragg atau “hukum Bragg” yang memenuhi persamaan: 2
Dimana:
=
(2.1)
λ = Panjang gelombang sinar-X, = Jarak antar bidang,
= Orde difraksi (1, 2, 3, dan seterusnya)
θ = Sudut datang sinar (Waseda et al, 2011). Fase struktur kristal merupakan susunan dari deretan atom yang letaknya teratur pada suatu bahan, masing-masing atom pada kristal dapat menghamburkan gelombang elektromagnetik yang datang padanya. Peristiwa hamburan sinar-X oleh atom-atom pada kristal disebut difraksi sinar-X. Difraksi sinar-X merupakan suatu model uji karakterisasi bahan yang digunakan untuk mengidentifikasi fase sebuah partikel, misalnya untuk tujuan analisis komposisi fase, penentuan ukuran kristal, dan penentuan regangan kristal.
17
Pengukuran data difraksi menghasilkan keluaran penting yaitu, sudut 2θ dan intensitas pada sudut yang bersesuaian (Pratapa, 2004). Dalam rangka memenuhi kebutuhan tersebut, metode yang paling umum digunakan adalah Rietveld (Young, 1993) dengan software Rietica. Kelebihan metode Rietveld adalah memiliki kemampuan dalam menganalisis data keluaran XRD dengan mencocokkan lebih dari satu fase yang ada sekaligus dan mampu mengidentifikasi fase yang saling bertumpukan yang tidak dapat dilakukan menggunakan metode lainnya (Moto et al, 2003).
Kristalinitas bahan yang diuji digambarkan oleh suatu pola difraksi yang diperoleh dari difraktometer sinar-X. Dari pola difraksi tersebut dapat diperkirakan ada atau tidaknya fase kristal atau fase amorf. Sedangkan untuk menentukan fase apa saja yang terdapat pada bahan disebut identifikasi fase. Prose identifikasi fase didasarkan pada pencocokan data posisi-posisi puncak difraksi terukur dengan database, seperti dalam bentuk kartu PDF (Powder Diffraction File). Selain itu, ada juga yang menggunakan software berupa peak search (menemukan posisi puncak) dan search match (pencocokan terhadap database). Search match dapat dilakukan dengan cara manual maupun cara berbasis komputer (Pratapa, 2004).
E. Cyclic Voltammetry Voltametri siklik merupakan suatu metode analisis elektrokimia berlandaskan terhadap pengukuran nilai arus listrik sebagai fungsi aliran potensial yang diberikan secara bolak-balik pada sel elektrokimia (Gosser, 1993). Informasi yang
18
dapat diperoleh dari teknik ini berupa interpretasi reversibilitas reaksi, studi mekanisme reaksi, dan studi proses adsorpsi (Wang, 2000). Selain itu, teknik ini juga dilakukan untuk analisis kualitatif seperti karakterisasi elektrode, mempelajari terbentuknya ion radikal secara elektrokimia, mempelajari pengaruh ligan pada oksidasi reduksi atom pusat suatu senyawa ion, dan mempelajari reaksi katalisis enzimatik.
Voltametri siklik memiliki beberapa keunggulan diantaranya kecepatan analisis, instrumentasi sederhana, dan murah. Dalam sistem voltametri terdapat tiga elektrode yang digunakan diantaranya adalah elektrode kerja, elektrode pendukung dan elektrode pembanding (Wachid dkk, 2014). Ketiga elektrode pada sel voltametri tercelup ke dalam larutan elektrolit seperti dalam Gambar 2.3.
POTENSIOSTAT
Gambar 2.3. Skema sel voltametri (Rusling and Steven, 1994)
Potensiostat mengatur pemberian potensial antara elektrode kerja dan elektrode pembanding. Scan rate dapat dipilih pada rentang 0,001 sampai 200 Vs-1 atau lebih (Rusling and Steven, 1994). Tahanan (R) ditempatkan antara elektrode kerja
19
dan elektrode pembantu supaya arus tidak melewati kedua elektrode tersebut. Ketika terjadi reaksi redoks pada elektrode kerja, arus yang dihasilkan dilewatkan ke elektrode pembantu, sehingga reaksi yang terjadi pada elektrode pembantu akan berlawanan dengan reaksi yang terjadi pada elektrode kerja. Hasil dari CV berupa plot arus terhadap tegangan yang dinamakan cyclic voltammogram. Grafik voltamogram dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Tipe cyclic voltammogram posisi puncak Ep dan arus puncak Ip (a), dan (b) cyclic voltammogram reversible (a), quasi-reversible (b), dan irreversible (c) dari transfer elektron (Brownson and Banks, 2014).
Mekanisme reaksi yang terjadi pada voltametri siklik terbagi menjadi tiga jenis yaitu, reversibel, irreversibel, dan quasi-reversibel. Sementara itu, perbedaan antara cepat dan lambatnya elektrode kinetik berhubungan dengan kecepatan massa transport dengan konstanta standar kecepatan elektron (k0). Jika maka menandakan reaksi bersifat reversibel, jika irreversibel (Brownson and Banks, 2014).
≪
≫
maka reaksi bersifat
20
Penentuan koefisien massa transport (mT) dapat dihitung menggunakan persamaan: =
Dimana:
(
(2.3)
)
= 3.14
n = Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi, F = Konstanta Faraday (96. 500 mol-1), D = Koefisien difusi (cm2/s), V = Scan rate (V/s), R = Konstanta Rydberg (8,314 J/Kmol), T = Temperatur larutan (K).
Menurut Klingier dan Kochi, (1981) nilai k0 dapat dihitung menggunakan persamaan:
dimana,
/
= 2,18 =
,
−
−
(2.4)
(2.5)
/
Substitusi persamaan 2.4 ke persamaan 2.5, maka didapatkan nilai k : = 2,18
/
,
/
/
−
,
/
−
(2.6)
Untuk membedakan jenis mekanisme reaksi yang terjadi ketika pengukuran CV, dapat dilihat dari parameter yang ditunjukkan pada Tabel 2.6 (Aristov and Habekost, 2015).
21
Tabel 2.6. Perbedaan mekanisme reversible, irreversible, dan quasi-reversible berdasarkan nilai k0 dan Λ (Aristov and Habekost, 2015). Reversible Quasi-reversible Irreversible Λ > 10
10 > Λ > 10-2
Λ < 10-2
k0 > 0,35 v1/2
0,35 v1/2 > k0 > 3,5.10-4 v1/2
k0 < 3,5. 10-4 v1/2
Untuk penentuan nilai Λ digunakan persamaan 2.7 Λ=
/
Dimana:
(2.7)
Λ = parameter dimensi,
k0 = konstanta standar kecepatan elektron. a) Voltametri siklik dengan sistem reversibel Suatu sistem dikatakan reversibel ketika elektrode kinetik lebih cepat daripada kecepatan difusi. Persamaan Nernst untuk kondisi sistem reversibel: [
[
]
]
=
=
+
[
( −
)
]
[
(2.8) (2.9)
]
Dimana [Ox]x=0 dan [Red]x=0 merupakan konsentrasi dari jenis larutan pada permukaan elektrode. Voltamogram dibuat secara reversibel dari transfer elektron. Arus puncak voltametri siklik (pada suhu 298 K) dihitung dengan persamaan Randles-Sevcik: = (2,69 10 )
/
/
/
Dimana:
A = Luas permukaan elektrode dalam satuan cm2, D0 = Koefisien difusi dalam satuan cm2 s-1,
(2.10)
22
C0 = Konsentrasi dalam mol cm-3, V = Scan rate dalam V s-1, n = Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi, ip = Arus puncak dalam satuan Ampere (A). Potensial puncak (Ep) diberikan pada persamaan: =
– 1,109
(2.11)
Pada saat puncak melebar, potensial puncak akan sulit untuk dianalisis, oleh karena itu terkadang hal ini lebih mudah untuk dihitung potensialnya pada ip/2 yang dinamakan setengah potensial puncak (half-peak potential), Ep/2 dalam perhitungan dituliskan: =
+ 1,109
(2.12)
Oleh karena itu, persamaan ini menjadi: E −E
/
= 2,20
(2.13)
Karenanya, potensial puncak (Ep) tidak bergantung pada scan rate (V) dan arus puncak (ip) proporsional terhadap V1/2, seperti terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Ilustrasi sistem reversibel. Tanda panah menunjukkan arah dari inisial scan (Fernandez, 2009).
23
Elektrode yang mengalami reaksi secara reversibel, arus puncak anodik (i pa) dan katodik (ipc) bernilai satu, seperti dituliskan pada persamaan: = 1
(2.14)
Sistem reversibel pada elektrode melibatkan terjadinya transfer elektron yang dapat dihitung menggunakan persamaan: ∆
Dimana:
E E
=
−
=
,
(2.15)
= Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi, = Potensial puncak anodik,
= Potensial puncak katodik (Skoog et al, 2013).
b) Voltametri siklik dengan sistem irreversibel Suatu sistem dikatakan irreversibel pada saat elektrode kinetik lebih lambat daripada kecepatan difusi. Untuk reaksi irreversibel dari tipe satu elektron (oneelectron), satu langkah reaksi (one step reaction): Ox + e-
Red
(2.16)
Pada saat sistem irreversibel, potensial puncak terlihat pada potensial-potensial yang lebih lebar atau lebih besar dari nilai E0, karena jumlahnya sedikit atau tidak ada arus yang mengalir. Oleh karena itu, potensial yang berlebih menjadikan reduksi terjadi lebih mudah. Siklik voltamogram pada sistem irreversibel dapat dilihat pada Gambar 2.6.
24
Gambar 2.6. Siklik voltamogram sistem irreversibel (Fernandez, 2009).
c) Voltametri siklik dengan sistem quasi-reversibel Sistem quasi-reversibel ini merupakan pertengahan antara reversibel dan irreversibel. Untuk setiap satu langkah (one step) kasus satu elektron (one electron) diberikan pada persamaan: Ox + e ⇆ Red
(2.17)
Grafik quasi-reversibel dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Siklik voltamogram sistem quasi-reversibel (Fernandez, 2009).
25
III.
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni 2016 sampai Agustus 2016 di Laboratorium Material Fisika FMIPA Unila, Laboratorium Fisika Dasar FMIPA Unila, Laboratorium
Instrumentasi
dan Analitik Kimia FMIPA Unila,
Laboratorium Material Teknik Mesin Unila, dan Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
B. Bahan dan Alat Penelitian 1. Bahan Penelitian Bahan yang dibutuhkan pada penelitian ini berupa: aquades, sekam padi, aluminium hydroxide (Al(OH)3) Merck KGaA made in Germany (1.01091.1000), sodium hydroxide (NaOH) Merck KGaA made in Germany (1.06498.1000) 99%, asam nitrat (HNO3) 68% RP Chemical Product, dan karbon aktif.
2. Alat Penelitian Alat yang digunakan pada penelitian ini berupa: beaker glass Pyrex USA 250 ml, 500 ml; 80 ml, labu ukur Pyrex USA 10 ml/0,2 ml, pH indikator strips Merck KgaA made in Germany (1.09535.0001), botol filum, pipet tetes, saringan teh,
26
plastic press, spatula, aluminium foil Klinpak 8x30 cm, kertas saring, masker, magnetic stirrer Kenko 79-1, magnetic hot plate stirrer HMS-79, neraca digital Adventures Ohauss Kern ABT 220-4 4M, mortar dan pastle, sarung tangan, ayakan 100 µm, penekan hidrolik GRASEBY SPECAC, furnace Nabertherm, XRD dan potensiostat.
C. Prosedur Kerja 1. Preparasi Sekam Padi Prosedur kerja yang dilakukan pada preparasi sekam padi adalah: 1. Mencuci sekam padi dengan air bersih yang mengalir sampai kotoran-kotoran (tanah, debu, batang padi, pasir, dan lain-lain) yang terdapat pada sekam padi terbuang. 2. Merendam sekam padi yang sudah bersih ke dalam air panas selama 6 jam. Dalam proses perendaman ini, terdapat sekam padi yang tenggelam dan mengapung. 3. Mengambil sekam padi yang tenggelam untuk diproses lebih lanjut, sedangkan sekam padi yang terapung tidak dipergunakan lagi. 4. Mengeringkan sekam padi dengan cara dijemur di bawah sinar matahari pada temperatur sekitar ± 35oC selama ± 2 hari sampai kandungan air menguap seluruhnya dan permukaan sekam padi benar-benar telah mengering secara merata.
27
2. Ekstraksi Silika Sekam Padi Prosedur kerja yang dilakukan pada ekstraksi silika sekam padi adalah: 1. Menimbang NaOH 5% sebanyak 25,25 gr. 2. Melarutkan NaOH ke dalam 500 ml aquades. 3. Memasukkan sebanyak 50 gr sekam padi ke dalam beaker glass dan mencampurnya dengan NaOH 5%. 4. Memanaskan campuran sekam padi dan NaOH sampai mendidih (± 30 menit) sambil terus diaduk menggunakan spatula. 5. Mendinginkan campuran sekam padi dan NaOH yang telah mendidih sampai uap panasnya menghilang. 6. Menyaring campuran sekam padi dan NaOH supaya memperoleh silika berbentuk sol. 7. Membuang hasil saringan (ampas sekam padi). 8. Mengaging sol silika selama 24 jam (Sembiring, 2011).
3. Sintesis Zeolit Prosedur kerja yang dilakukan pada sintesis zeolit adalah: 1. Melarutkan 5 gr natrium alumina ke dalam 50 ml larutan NaOH 5%. 2. Mengaduk menggunakan magnetic stirrer pada kecepatan 500 rpm selama 2 jam. 3. Menambahkan sol silika 250 ml secara perlahan sambil terus diaduk pada kecepatan 500 rpm selama 1 jam. 4. Mentetesi sedikit demi sedikit HNO3 5% sampai pH menjadi netral, dan mengaduk pada kecepatan 1000 rpm selama 7 jam.
28
5. Mengaging zeolit selama 24 jam (terbentuk gel zeolit). 6. Mengeringkan gel zeolit ke dalam oven pada suhu 110oC selama 24 jam. 7. Menggerus zeolit menggunakan mortar dan pastle sampai halus. 8. Mengayak zeolit menggunakan ayakan berdiameter 100 µm. 9. Memasukkan zeolit ke dalam cetakan berbentuk silinder dan ditekan pada tekanan 10 ton menggunakan pompa hidrolik (pelet zeolit). 10. Mengkalsinasi pelet zeolit pada suhu 150, 250, dan 3500C ke dalam furnace.
4. Kalsinasi Kalsinasi dilakukan menggunakan tungku pembakaran (furnace) listrik. Temperatur yang digunakan adalah 150, 250, dan 350oC dengan kenaikan suhu 3o permenit dan waktu penahanan selama 3 jam. Langkah yang dilakukan dalam kalsinasi ini adalah: 1. Menyiapkan sampel yang akan dikalsinasi. 2. Memasukkan sampel ke dalam furnace. 3. Menghubungkan aliran listrik dengan furnace. 4. Memutar saklar pada posisi ON untuk menghidupkan furnace. 5. Mengatur suhu yang diinginkan dengan kenaikan 3o permenit dan pada puncaknya ditahan selama 3 jam. 6. Memutar saklar pada posisi OFF setelah proses kalsinasi selesai. 7. Menunggu furnace sampai pada suhu ruang. 8. Mengeluarkan sampel dari furnace. 9. Memutus aliran listrik pada furnace.
29
5. Uji Karakterisasi Bahan a. X-Ray Diffraction (XRD) Prosedur kerja yang dilakukan dalam uji XRD adalah: 1. Menyiapkan sampel dan merekatkannya pada kaca, kemudian memasang sampel tersebut di atas sample holder. 2. Meletakkan sampel pada sample stand di bagian goniometer. 3. Melakukan pengukuran pada software melalui komputer pengontrol, meliputi penentuan scan mode, rentang sudut, kecepatan scan cuplikan, pemberian nama cuplikan, dan memberi nomor urut file data. 4. Memberi perintah Start pada menu komputer, dimana sinar-X akan meradiasi sampel yang terpancar dari target dengan panjang gelombang tertentu. 5. Melihat hasil difraksi pada komputer dan intensitas difraksi pada sudut 2θ 6. Menganalisis data XRD menggunakan software rietica.
b. Cyclic Voltammetry (CV) Prosedur kerja yang dilakukan ketika uji menggunakan CV adalah: 1. Mengecek alat dan memastikan semua parameter bertanda hijau supaya sel siap untuk digunakan. 2. Memasukkan larutan 0,1 M NaOH sebanyak 40 ml ke dalam sel elektrolisis dan menambahkan analit KHP 0,1 M sebanyak 10 ml. 3. Memasang elektrode Ag/AgCl dan elektrode Pt serta elektrode kerja (zeolit) dan menghubungkannya dengan kabel sesuai tulisan yang tertera pada kabel tersebut. 4. Menghubungkan perangkat ke laptop dan mengoperasikan program EChem V2.2.1
30
5. Memasukkan data-data berupa potensial awal, potensial akhir, jendela potensial, dan scan rate pada program. 6. Menganalisis grafik voltamogram yang dihasilkan.
Skema alat yang digunakan pada saat pengukuran CV dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Keterangan gambar: 1. Monitor 2. Voltamogram 3. Tiga buah elektrode 4. Potensiostat
Gambar 3.1. Skema alat pengukuran voltametri siklik
31
D. Diagram Alir Secara garis besar, tahapan yang dilakukan pada penelitian ini disajikan dalam diagram alir pada Gambar 3.2. Preparasi Sampel
Mengekstrak 50 gr sekam padi dan 500 ml NaOH 5% pada suhu 100ᵒC ± 30 menit
Mengaduk 5 gr Al(OH)3+50 ml NaOH 5% 450 rpm ± 2 jam
Menyaring filtrat dan menjenuhkan ± 24 jam
Larutan sodium aluminat
Mengaduk larutan sodium aluminat + 250 ml sol silika, 500 rpm ± 1 jam
Sol silika
Menambahkan larutan HCl 5% hingga pH 7 sambil diaduk dengan kecepatan 1000 rpm ± 7 jam sampai terbentuk gel zeolit
Menjenuhkan gel zeolit ± 24 jam
Mengeringkan gel zeolit ke dalam oven pada suhu 110oC ± 24 jam.
Menggerus gel zeolit sampai membentuk serbuk halus Uji XRD Kalsinasi pada suhu 150, 250, 350oC
Memasukan serbuk zeolit ke dalam cetakan, kemudian ditekan dengan penekan hidrolik 10 ton (pelet zeolit) Uji CV
Gambar 3.2. Diagram alir penelitian
44
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan dari penelitian ini adalah: 1. Suhu kalsinasi mempengaruhi pembentukan fase dari kerangka aluminosilikat terhidrat (zeolit). Pada suhu kalsinasi 150οC fase yang terbentuk didominasi oleh Gibbsite. Sedangkan pada suhu kalsinasi 250οC fase yang terbentuk adalah Gibbsite, Bohmite, dan Quartz. Pada suhu kalsinasi 350οC fase Gibbsite bertransformasi seluruhnya menjadi fase Bohmite, dan masih terdapat fase Quartz. 2. Suhu kalsinasi mempengaruhi nilai k0. Pada suhu kalsinasi 150οC nilai k0 lebih tinggi jika dibandingkan pada suhu kalsinasi 250οC. Dan mengalami kenaikan kembali pada suhu kalsinasi 350οC. 3. Fase Gibbsite pada suhu kalsinasi 150οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 3,75x10-7. Fase Gibbsite, Bohmite dan Quartz pada suhu kalsinasi 250οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 1,52x10-7. Sedangkan untuk fase Bohmite dan Quartz pada suhu kalsinasi 350οC diperoleh nilai k0 tertinggi sebesar 2,16x10-7.
45
B. Saran Adanya penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengkaji perubahan fase pembentukan pada zeolit sintesis dan peningkatan nilai k0 supaya mekanisme reaksi yang berlangsung bersifat reversibel. Hal tersebut kemungkinan besar dapat diwujudkan dengan cara: 1. Penggunaan variasi molaritas pada larutan elektrolit pendukung dan penggunaan variasi elektrolit organik yang lain selain senyawa KHP. 2. Perlu dilakukan uji karakterisasi SEM, dan FTIR untuk memastikan kandungan unsur yang ada dalam zeolit sintesis yang telah dibuat supaya data penelitian lebih lengkap.
DAFTAR PUSTAKA
Adhytiawan., Achmad, A., Diah, S. 2013. Pengaruh Variasi Waktu Tahan Hidrotermal terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor Material Graphene. Jurnal Teknik Pomits. Vol. 2. No. 1. ISSN 2337-3539 An, Kay Hyeok., Kim, W.S., Park, Y.S., Moon, J.M., Bae, D.J., Lim, S.C., Lee, Y.S., Lee, Y.H. 2001. Electrochemical Properties of High-Power Supercapasitor Using Single-Walled Carbon Nanotube Electrodes. Advanced Functional Materials. Vol. 2. No. 5. Hal: 387-392 Anonim. 2015. Mineral Zeolit. Http://ardra.biz/sain-teknologi/mineral/mineralzeolit. Diakses pada tanggal 25 Januari 2015 jam 13.00 WIB Arif, E.N., Erman, T., Rakhmawati, F. 2015. Pembuatan dan Karakterisasi Sel Superkapasitor Menggunakan Karbon Aktif Monolit dari Kayu Karet Berdasarkan Variasi Konsentrasi HNO3. JOM FMIPA. Vol.2. No. 1. Hal: 49-55 Aristov, N., and Habekost, A. 2015. Cyclic Voltammetry- A Versatile Electrochemical Method Investigating Electron Transfer Processes. Journal of Chemical Education. Vol. 3. No.5. Hal: 115-119 Ariyanto, T., Imam, P., Rochmadi. 2012. Pengaruh Struktur Pori terhadap Kapasitansi Elektroda Superkapasitor yang Dibuat dari Karbon Nanopori. Reaktor. Vol.14. No.1. Hal: 25-32 Balakrishan, A., and Subramanian, K.R.V. 2008. Nanostructured Ceramic for Supercapacitor Applications. London: CRC Press Taylor and Francis Group. Hal: 65 Bai, J. 2010. Fabrication and Properties of Porous Mullite Ceramic from Calcines Carbonaceous Kaolin and α-Al2O3.. Ceramics International. Vol. 36. Hal: 673-678
Bogdanov, B., Dimitar, G., Krasmira, A., Yancho, H. 2009. Synthetic Zeolites and Their Industrial and Environmental Applications. Natural and Mathematical Science. Vol. 4. Hal: 1-5 Brownson, D.A.C, and Banks, C.E. 2014. The Handbook of Graphene Electrochemistry. London: Springer-Verlag. Hal: 35-42
Cheetam, D.A. 1992. Solid State Compound. Oxford: University Press. Hal: 234237 Choi, W.S., Shim, W.G., Ryu, D.W., Hwang, M.J., Hee, M. 2012. Effect of Ball Milling on Electrochemical Characteristics of Walnut Shell Based Carbon Electrodes for EDLCS. Microporous and Mesoporous Materials. Vol 55. Hal: 274-280 Conway, B.E. 1999. Electrochemical Supercapasitors Scientific Fundamentals and Technological Applications Edisi ke-1. New York United State of America: Kluwer Academic/Plenum Publisher Dahliana, D.,Simon, S., Wasinton, S. 2013. Pengaruh Suhu Sintering terhadap Karakteristik Fisis Komposit Mgo-Sio2 Berbasis Silika Sekam Padi. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika. Vol. 01. No. 01. Hal: 49-52 Fahmi, H., dan Ronaldi. 2013. Optimasi Variasi Waktu Pengeringan dan Kecepatan Tiupan Udara Pembakaran pada Proses Produksi Silika dari Sekam Padi. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 3. No. 2. Hal: 49-54 Fernandez, C.L. 2009. Electro-Catalytic Reactions (Thesis). England: University of Hull. Hal: 30-34 Georgiev, D., Bogdan, B., Krasimira, A., Irena, M., Yancho, H. 2009. Synthesis Zeolites-Structure Classification Current Trends In Zeolite Synthesis. International Science Conference. Vol 7. Hal: 1-5 Gosser, D.K. 1993. Cyclic Voltammetry: Simulation Analysis of Reaction Mechanism. New York: Willey - VCH Inc. Hal: 1-154 Halper, M.S and James, C.E. 2006. Supercapacitors: A Brief Overview. Virginia USA: MITRE Corporation. Hal: 3-6 Hemingway, B.S. 1982. Gibbs Free Energies of Formation for Bayerite, Nordstrandite, Al (OH)2+, Aluminium Mobility, and The Formation of Bauxites and Laterites. In Advances in Physical Geochemistry. Vol. 2. Springer-Verlag. New York. Hal: 285-315 Houston, D.F. 1972. Rice Hull: Rice Chemistry and Technology. American Association of Cereal Chemists Inc. Hal: 301-352 Izadi, N.A., Yamada, T., Futuba, D.N., Yudasaka, M., Takagi, H., Hatori, H., Ijima, S., Hata, K. 2011. High-Power Supercapasitor Electrodes from Single-Walled Carbon Nanohorn/Nanotube Composite. ACS Nano. Vol. 5. No. 2. Hal: 811-819 Jacob, G.M. 2009. Nanocomposite Electrodes for Electrochemical Supercapacitors (Thesis). Ontario: McMaster University. Hal: 24
Jayalakshmi, M., and Balasubramanian, K. 2008. Simple Capacitors to Supercapasitors-An Overview. International Journal of Electrochemical Science. Vol 3. Hal: 1196-1217 Kamath, S, R., and Proctor, A. 1998. Silica Gel from Rice Hull Ash: Preparation and Characterization. Cereal Chemistry. Vol. 75. No. 4. Hal: 484-487 Klingier, R.J., and Kochi, J.K. 1981. Electron-Transfer Kinetics from Cyclic Voltammetry Quantitative Description of Electrochemical Reversibility. The Journal of Physical Chemistry. Vol. 85. No. 12. Hal: 1731-1741 Kotz, R., and Bartschi, M. 2002. Hy Power-A Fuel Cell Car Boostad With Supercapacitors The 12 th International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. USA: San Francisco Kotz, R., and Carlen, M. 2000. Principles and Applications of Electrochemical Capacitors. Electrochemica Acta. Vol. 45 (15-16). Hal: 2483-2498 Lestari, D.Y. 2010. Kajian Modifikasi dan Karakterisasi Zeolit Alam dari Berbagai Negara. Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia. Yogyakarta: UNY Lutz, Wolfgang. 2014. Zeolite Y Synthesis, Modification, and Properties a Case Revisited. Advances in Materials Science and Engineering. Vol. 2014. Hal: 1-18 Marques, J.P., Gener, I., and Ayrault, P. 2005. Dealumination of HBEA Zeolite by Steaming and Acid Leaching: Distribution of the Various Aluminic Species and Identification of the Hydroxyl Groups. Applied Clay Science. Vol. 49. Hal: 239-246 Meir, W.M., and Olson, D.H. 1987. Atlas of Zeolites Structure Types 2nd. Revised Edn. Butterworth Mohamed, R.M., Mkhalid, I.A., Barakat, M.A. 2015. Rice Husk Ash as a Renewable for the Production of Zeolite NaY and its Characterization. Arabian Journal of Chemistry. Vol. 8. Hal: 48-53 Moto, K., Lia, S., Zufar, A. 2003. Analisis Komposisi Fasa dengan Metode Rietvield dan Pengaruhnya terhadap Kekerasan Nanokomposit Ti-Si-N. Makara Teknologi. Vol. 7. No. 1. Hal: 1-5 Muresan, L.M. 2011. Zeolite Modified Electrodes With Analytical Applications. Pure Applications Chemistry. Vol. 83. No. 2. Hal: 325-343 Palcic, A., Sanja, B., Damir, B., Jasminka, K., Josip, B. 2015. Relation of The Aged Gels Microstructure on The Zeolite a Particulate Properties. Acta Chim SLN. Vol. 62. Hal: 130-135
Patake, V.D., C.D, Lokhande., Oh Shim, J. 2009. Electrodeposited Ruthenium Oxide Thin Film for Supercapasitor: Effect of Surface Treatments. Applied Surface Science. Vol. 255. Hal: 4192-4196 Pijarn, N., Jaroenworaluck, A., Sunsaneeyametha, W., Stevens, R. 2010. Powder Tech. Vol. 203. Hal: 462-468 Pinero, E.R., Kierzek, K., Machnikowshi, J., Beguin, F. 2006. Carbon 44. Hal: 2498-2507 Pratapa, S. 2004. Bahan Kuliah Difraksi Sinar-X. Surabaya: ITS Prasad, R., and Monika, P. 2012. Rice Husk Ash as a Renewable Source for the Production of Value Added Silica Gel and its Application: An Overview. Bulletin of Chemical Reaction Engineering and Catalysis. Vol. 7. No. 1. Hal: 1-25 Putro, A.L dan Prasetyoko, D. 2007. Abu Sekam Padi Sebagai Sumber Silika Pada Sintetis Zeolit ZSM-5 Tanpa Menggunakan Templat Organik. Akta Kimindo. Vol. 3. No. 1. Hal: 33 – 36. Rachmaini, R.A. 2010. Pengaruh Suhu Sintering terhadap Karakteristik Struktur dan Mikrostruktur Keramik Borosilikat Berbasis Silika Sekam Padi (Skripsi). Bandar Lampung: Universitas Lampung. Rosi, M., Ferry I., M. Abdullah., Khairurrijal. 2012. Sintesis Nanopori Karbon dengan Variasi Jumlah NaOH dan Aplikasinya sebagai Superkapasitor. Prosiding Seminar Nasional Material ITB. Hal: 74-77 Rusling, J.F. and Steven, L.S. 1994. Characterizing Materials with Cyclic Voltammetry. Advanced Materials. Vol. 6. No. 2. Hal: 922-930 Saputra, H., dan Rosjidi, M. 2004. Pembuatan dan Karakterisasi Membran Zeolit. Jurnal Zeolit Indonesia. Vol. 3. No. 2. Hal: 62-67 Sembiring, S. 2011. Synthesis and Characterization of Rice Husk Silica Based Borosilicate (B2SiO4) Ceramics by Sol-Gel Routes. Indonesian Journal Chemistry. Vol 11. Hal: 85-89 Sharma, N.K., Williams, W.S., Zangvil, A. 1984. Formation and Structure of Silicon Charbide Whiskers from Rice Hulls. Journal Am. Ceramic Soc. Vol. 67. Hal: 715-720 Shumba, M., Chigondo, M., Guyo, U., Chigondo, F., Moyo, M., Nhairingo, T., Sebata, E. 2011. Synthesis of Zeolites and Their Applications in Heavy Metals Removal. IRACST-Engineering Science and Technology An International journal. Vol. 30. No. 30. Hal: 1-7
Simanjuntak, W., Simon, S., Posman, M., Rudy, S., Low, I.M. 2013. Characteristics of Aluminosilicates Prepared from Rice Husk Silica and Aluminium Metal. Ceramics International. Vol. 04. No. 112. Hal: 1-7 Skoog, D.A., Donald, M.W., F James, H., Stanley, R.C.R. 2013. Fundamentals of Analytical Chemistry 9E. Cengage Learning. Hal: 638 Staiti, P., and Lufrano, F. 2007. A Study of The Electrochemical Behavior of Electrodes in Operating Solid-State Supercapasitor. Electrochemical Acta. Hal: 710-719 Stoller, M.D., Park, S., Zhu, Y., An, J., Ruoff, R.S. 2008. Graphene-Based Ultracapasitors. Nano Letters. Vol. 8. No. 10. Hal: 3498-3502 Suka, I.G., Wasinton, S., Simon, S., Evi, T. 2008. Karakteristik Silika Sekam Padi dari Provinsi Lampung yang Diperoleh dengan Metode Ekstraksi. Jurnal MIPA. Vol. 37. No. 1. Hal: 47-52 Violante, A and Huang, P.M. 1984. Nature and Properties of Pseudoboehmites Formed in The Presence of Organic and Inorganic Ligans. Soil Sci Soc Amer. J. Vol. 48. Hal: 1193-1201 Wachid, M.R dan Pirim, S. 2014. Pembuatan Elektroda Pasta Karbon Termodifikasi Bentonit Untuk Analisis Ion Logam Tembaga (II) Secara Cyclic Voltammetry Stripping. Prosiding Seminar Nasional Kimia. UIN Surabaya. Hal: 978 Wang, Gui-Xin. 2004. Manganese Oxide/MWNTs Composite Electrodes for Supercapasitor. Solid State Ionic. Vol. 176. Hal: 1169-1174 Wang, J., 1994. Analytical Electrochemistry, 2nd Ed. New York: Willey-VCH. Hal: 44–54 Wang, J. 2000. Analitical Chemistry. New York: Willey-VCH. Hal: 67-74 Wu, D., Zhang, B.C.Li., Zhang, Z., Kong, H. 2008. Simultaneous Removal of Ammonium and Phosphate by Zeolite Synthesized from Fly Ash As Influenced by Salt Treatment. Journal Colloid Inter Science Waseda, Y., Eiichiro, M., Kozo, S. 2011. X-Ray Diffraction Crystallography Introduction, Examples and Solved Problem. London New York: Springer Heidelberg Dordrecht. Hal: 1-4 Young, R.A. 1993. Introduction to The Rietveld Method. Oxford: Oxford University Pres. Hal: 1-38
